矿井超磁分离净化污水处理技术的研究与应用

2019-06-05张弘

山西化工 2019年2期

张弘

(西山煤电集团新产业有限公司，山西太原 030053)

矿井水分为两部分，一是顶板岩隙涌水，此部分水体水质较好；二是设备清洗、巷道除尘等使用后的污水，此部分水体水质较差，含有废油油脂、土体等其他杂物[1-3]。井下污水排入水仓后，给水仓清挖造成极大困难，同时对水仓的蓄水能力及水仓抽水水泵效率造成极大影响，因此，需要对矿井污水进行净化处理。

1 井下水处理方案设计

井下清水和污水在井下水沟混合后，不仅清水会被污染，同时使井下污水处理量增加，增大了工作量。因此，井下需要对污水和清水进行分离，将清水抽至地面，为生产生活提供用水，同时，对井下污水作进一步净化处理[4]。本文提出的矿井水利用方案，如图1所示。

图1 矿井水综合利用方案

2 矿井水分离技术

针对西山煤电屯兰矿井下水体分析，对清水及污水来源进行分析，并提出分离方案。

2.1 清水来源

井下清水基本上都来自巷道内的钻孔，对井下钻孔数量及出水量进行统计，如表1所示。

表1 井下清水来源

以上共有9个出水钻孔，总出水量约为273 m3/h，平均水压约为1.9 MPa。

2.2 污水来源

井下污水来源主要有两处，分别为：

1) 一采区的污水经排水管路由南回进入到大巷的水沟。

2) 采区的污水经轨道巷和疏水巷进入到大巷的水沟内。

上述两处污水共约580 m3/h。

2.3 清、污水分离方案

通过对井下清、污水来源及排水途径进行分析，提出井下清、污水分离方案：

1) 从辅一大巷三联巷的钻孔出水点开始，由大巷→辅一、二的三联巷→辅二巷→辅一大巷外段的水沟管路将9个出水点的清水进行集中，之后，通过辅一巷道内的四联巷水沟进行排放，在2号水层处用水泥垛子堵住。这样将清水全部汇集至2号水仓。

2) 在辅一巷道内三联巷北约10 m处，用水泥垛子堵住，确保辅一大巷的污水经三联巷全部进入至辅二大巷的水沟，与原辅二大巷水沟内的污水全部进入净化水硐室，经沉淀处理后进入至井下的1号水仓。

3 超磁净水技术

井下水处理站主要是减少水中的悬浮物，提高井下排水泵的排水能力，减小设备磨损等，传统的沉淀处理会占用井下本就狭窄的空间，且处理效率低。通过大量研究，选用超磁净化水处理设备对井下污水进行处理，具有设备所占空间小、操作简单、处理效果较好等优点[5-6]。

3.1 超磁净化污水工艺流程

本文研究设计的超磁净化污水工艺流程为：

1) 污水初步处理

井下汇集的污水在排水沟内经人工格栅，对污水中的大颗粒进行过滤，经初步过滤后的水经自流再进入沉淀池。沉淀池经一段时间运营后由于泥沙较多，定期采用排砂泵进行排砂。

2) 投加特选的磁种

经沉淀过滤后的水自流进入超磁分析系统，之后，向混凝反应器中加入特选磁种，进行混合反应。

3) 微磁絮凝

将含有磁性物质的处理水体，在助凝剂与混凝剂的混合作用下，使非磁性物与磁种进行结合，变成微磁絮团，此过程需要3 min左右。

4) 快速分离

混凝反应后的水体，进入到超磁分离设备；之后，在高磁场的作用下，微磁絮团转动浮至水面，此时对其进行打捞，进一步净化水体。此过程后的水体进入至1号水仓。

5) 磁种回收

用磁盘将微磁絮团中的非磁性污泥与磁种进行分离，实现磁种回收。污泥最终进入污泥池，污泥池中的污泥经过压滤机的脱水处理后，再排至前述沉淀池进行处理。

6) 回收磁种计量投加

前述步骤中回收的磁种经加入一定量的清水，均匀搅拌后再次投加至混凝器中，循环使用，降低生产成本。

7) 污泥压滤系统

此系统主要为一台板框式压滤机，使用污泥泵将污泥池及沉淀池中的污泥经压滤机压缩处理，将压出的水经接水槽及管路排走，压缩而成泥饼，落在压缩机下方的皮带机上，经皮带输送至地面。

4 地面水处理技术

井下处理后的水及井下清水到地面后，为使其能达到生产及生活用水标准，进一步采用澄清、过滤及消毒等综合措施进行进一步处理。其处理技术流程为：

井下水进入地面后，首先，将其排入地面预沉调节池，使部分煤泥等得以沉淀，初步处理后的水排入高效澄清池，并在泵前、泵后分别加入混凝剂和絮凝剂，经反应沉淀并澄清后，将水排入多介质过滤池，并在池中加入滤料进一步去除水中杂质，使水体达到各种排放标准。调节池中的煤泥水提升至煤泥水池。煤泥水经过电动排泥阀通过重力排泥，将煤泥渣浆运送至选煤厂进一步统一处理。

通过上述各种技术措施，西山煤电屯兰矿对井下污水进行处理，降低了水仓的积淤程度，增强了水仓的蓄水能力，矿井的排水水泵效率明显提高，故障率降低，同时，井下工人的作业环境得到改善，保障了生产生活及生态环境的安全。